Elixir × Nerves で MH-Z19 を動かす

はじめに

Elixir で CO2センサー MHZ19 の読み取り方を書いたものが見つからなかったため，この記事を書くことにした．

使用するもの

• Raspberry pi 3b (など)
• mh-z19 CO2センサー (https://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-16142/)

前提

• Nervesが入っている
• mh-z19 が配線されている

本編

ライブラリのインストール

• mh-z19 は UART通信を用いるので，Circuits.UART(ドキュメント) を使う．

まずは mix.exs に追加したあと，mix deps.get する．

defp deps do
    [
      # ....
      {:circuits_uart, "~> 1.3"}
    ]
  end

コード

[mh-z19 データシート](https://www.winsen-sensor.com/d/files/PDF/Infrared Gas Sensor/NDIR CO2 SENSOR/MH-Z19 CO2 Ver1.0.pdf) に従って，後々使いやすいように(?) GenServerの形で実装する．

init

• UART の GenServer (このGenServerとは別) を起動して，pid を状態としてを持っておく．
• UART GenServer の "ttyAMA0" インタフェースを開く．このとき，データシートに従って baud_rate 等のパラメタを設定しておく．

handle_call

GenServer へ :read の呼び出しが来たときに，センサーの読み取り値を返す．

• センサーの値を読み取るコマンド @sensor_read_commandを write してあげる．
• read_uart を呼び出して，帰ってきた値を読む．
  • read_uart では，結果を含む返信を読むまでループして，結果を返すか，結果が得られなければ {:error, reason} を返す．(reason は Circuits.UART のエラーを含む)

measure

値を読むためのメソッド．使うときはこれを呼べば良い．

defmodule WarblerUi.Sensors.Mhz19 do
  use GenServer, restart: :permanent

  alias Circuits.UART

  @baud_rate 9600
  @sensor_read_command <<0xFF, 0x01, 0x86, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x79>>

  def init(_opts) do
    {:ok, uart_pid} = UART.start_link()

    :ok =
      UART.open(uart_pid, "ttyAMA0",
        speed: @baud_rate,
        data_bits: 8,
        stop_bits: 1,
        parity: :none,
        active: false
      )

    {:ok, uart_pid}
  end

  def handle_call(:read, _from, uart_pid) do
    :ok = UART.write(uart_pid, @sensor_read_command)
    read_uart(uart_pid)
  end

  defp read_uart(uart_pid) do
    case UART.read(uart_pid) do
      {:ok, <<255, 134, higher_bits, lower_bits, _, _, _, _>>} ->
        decoded_data = higher_bits * 256 + lower_bits
        {:reply, {:ok, decoded_data}, uart_pid}

      {:error, reason} ->
        {:reply, {:error, reason}, uart_pid}

      _ ->
        read_uart(uart_pid)
    end
  end

  def measure(pid) do
    GenServer.call(pid, :read)
  end
end

使い方

Nerves のコンソールを ssh nerves.local して開き，こんな感じで実行すれば，CO2 濃度がわかる．

alias WarblerUi.Sensors.Mhz19
{:ok, mhz19_pid} = GenServer.start_link(Mhz19, {})
{:ok, co2} = Mhz19.measure(mhz19_pid)

あとがき

現在は Phoenix フレームワークを使って，センサーの値を liveview で表示したりしようとしています．
気が向いたらそれについても書くかもしれません．

また，Elixir, Nerves を始めて間もなく，初めての記事なので，間違い等あるかもしれないです．
見つけた場合は指摘していただければ幸いです．